高产和低产玉米品种籽粒发育过程中的酶学特性比较
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摘 要：以高产玉米品种郑单958和低产玉米品种白马牙为试验材料，对其籽粒发育过程中蔗糖合成酶（SS）、淀粉合成酶（AGPase）的活性及淀粉积累速率进行了比较研究。结果表明，高产和低产玉米品种籽粒的SS活性变化曲线与淀粉积累速率的变化基本一致；籽粒发育前期，低产品种籽粒的AGPase活性和淀粉积累速率均高于高产品种，而籽粒发育后期则相反。
关键词：玉米；籽粒；酶活性；淀粉积累速率
中图分类号：S513.01 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2012）12-0039-03
Comparison on Enzymatic Characteristics during Grain Development
between High-yielding and Low-yielding Maize Varieties
Wu GuangXiu1， Qi WenHui2
（1.Corn Institute of Sichuan Agricultural University， Ya’an 625014， China；
2.Economics and Management College of Wuhan University， Wuhan 430027， China）
Abstract The high-yielding cultivar Zhengdan 958 and low-yielding one Baimaya were used as materials to study the activities of sucrose synthase（SS） and starch synthase（AGPase） and the accumulation rate of starch during the development of maize grains. The results showed that the change trend of SS activity was almost the same with that of accumulation rate of starch both in high-yielding and low-yielding maize cultivars. At the early stages of grain development， the AGPase activity and accumulation rate of starch of low-yielding variety were higher than those of high-yielding variety， whereas， it was inverse at the late stages.
Key words Maize； Grain； Enzyme activity； Accumulation rate of starch
粒重是构成玉米产量的重要因素。籽粒形成是作物“源”通过“流”向“库”输送并积累的过程，在这个过程中酶起着重要作用，调整着碳水化合物的积累。淀粉是玉米籽粒中的主要成分，淀粉含量直接影响到产量的高低。在籽粒淀粉的合成过程中，蔗糖合成酶（SS）和淀粉合成酶（AGPase）起着重要作用[1～3]。一般情况下SS主要将输入籽粒的蔗糖降解为UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）以合成淀粉等碳水化合物，是淀粉合成反应的第一步[4]。AGPase是淀粉体中催化淀粉合成第一个步骤的酶，是淀粉生物合成的重要调节位点和枢纽，在籽粒淀粉积累过程中起着关键作用，显著影响淀粉产量[5]。研究籽粒发育过程中酶特性对籽粒建成的影响机理，对高产品种的选育和栽培管理有着重要意义。
1 材料与方法
11 试验材料
本试验于2011年在四川农业大学玉米研究所多营农场实施。选用的高产品种为郑单958，低产品种为白马牙。开花前选择生长发育一致的植株挂牌标记，进行人工辅助授粉，记录授粉日期。授粉后每隔10天在8时取果穗中部完整籽粒40粒，用于SS和AGPase活性测定，并测定计算淀粉积累速率。
12 试验方法
121 淀粉含量的测定和积累速率的计算 淀粉含量测定参照何照范（1985）的双波长法。用SHIMADZU公司的UV-2450型紫外分光光度计测得吸光值，用Logistic方程拟合得到淀粉含量的变化曲线，对拟合的曲线求导，即得淀粉积累速率（mg/粒·d）。
122 酶液提取 称取籽粒样品10 g，加入pH 75的Hepes-NaOH缓冲液10 ml，冰浴研磨，1 000×g冷冻离心5 min，取上清备用。
123 SS活性测定 200 μl反应介质（50 mmol/L、pH 75的Hepes-NaOH缓冲液；300 mmol/L蔗糖；10 mmol/L UDP）中加入20 μl酶提取液，30℃反应20 min，沸水浴1 min终止反应。用二硝基水杨酸溶液测定产生的果糖含量，确定SS活性。
124 AGPase活性测定 参照Douglas等[6]的方法测定AGPase活性。
2 结果与分析
21 籽粒SS（降解方向）活性比较
高产和低产品种籽粒SS活性变化曲线如图1所示。两种产量类型品种籽粒的SS活性均呈单峰曲线变化，且在授粉后20天达到最大值。授粉后10天时，高产与低产品种的SS活性相差不大；授粉后20天时，低产品种的SS活性大于高产品种；授粉30天后，高产品种籽粒的SS活性显著高于低产品种。
22 籽粒AGPase活性比较
试验结果（图2）表明，高产和低产品种籽粒的AGPase活性均呈单峰曲线变化，其中低产品种授粉10～20天之间AGPase活性增幅较快，授粉后30天AGPase活性达到最大值；高产品种籽粒AGPase活性授粉10～40天之间稳定增长，并在授粉后40天达到最大值。比较高产和低产品种可知，低产品种籽粒发育前期的AGPase活性要大于高产品种，授粉约35天后则相反。
23 淀粉积累速率比较
籽粒淀粉积累速率的研究结果（图3）表明，低产和高产品种淀粉积累速率的峰值分别出现在授粉后10天和20天；授粉后10天时，低产品种的淀粉积累速率要远高于高产品种，授粉20天之后则表现为高产品种淀粉积累速率大于低产品种。这说明高产和低产品种在籽粒发育的不同时期淀粉的积累存在着明显的差异。
3 小结
高产品种的籽粒SS活性变化曲线与淀粉积累速率的变化基本一致。授粉后30天前高产和低产品种籽粒的SS活性变化趋势差异不大，授粉30天后高产品种的SS活性显著高于低产品种。在籽粒发育前期，低产品种白马牙
的籽粒AGPase活性和淀粉积累速率均高于高产品种；但在籽粒发育后期，低产品种籽粒的AGPase活性和淀粉积累速率则低于高产品种。
参 考 文 献：
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